Литий-ионная аккумуляторная батарея

Полезная модель относится к литий-ионным химическим источникам тока и может быть использована для автономного электропитания приборов и электрооборудования. Предлагаемой полезной моделью решается задача расширения функциональных возможностей, упрощения конструкции и повышения надежности литий-ионной аккумуляторной батареи 8ЛИКГП-10С в призматическом корпусе из алюминия, состоящая из 8 литий-ионных аккумуляторов ЛИКГП-10С призматической формы емкостью 10 А.ч, соединенных между собой в последовательную электрическую цепь. Задача решается тем, что для обслуживания и подержания в рабочем состоянии литий-ионной аккумуляторной батареи состоящей из 8 аккумуляторов (от 5 до 8), батарея содержит два устройства контроля электрических параметров источников тока (1 и 2). Каждое устройство контроля представляет собой систему электрически связанных между собой функциональных модулей управления и обработки информации (измерение величины текущего тока, температуры и напряжения на каждом аккумуляторе) обеспечивает заряд-разряд аккумуляторной батареи. При этом выходы модулей управления и обработки информации (1 и 2) соединены с входами модуля управления ключами (3) через шины управления зарядом-разрядом (9 и 10), выход которого соединен через шину управления модулем силовых ключей (11) с входом модуля силовых ключей (4), модуль управления ключами (3) представляет собой набор пороговых устройств электрически связанных с модулем силовых ключей (4) через шину управления модулем силовых ключей (11).

Полезная модель относится к литий-ионным химическим источникам тока и может быть использована для обеспечения автономного электропитания приборов и электрооборудования, требующих повышенных энергетических и эксплуатационных характеристик, в том числе приборов опознавания и обмена данными. Полезная модель касается разработанной ОАО «Аккумуляторная компания «Ригель» (г.С.Петербург) литий-ионной аккумуляторной батареи 8ЛИКГП-10С в призматическом корпусе из алюминия, состоящей из 8 литий-ионных аккумуляторов ЛИКГП-10С призматической формы емкостью 10 А·ч, соединенных между собой в последовательную электрическую цепь.

Известен патент Германии №19959019 «Диагностика химического источника тока». Опубликован 13.06.2001 г. В патенте предлагается техническое решение непрерывного слежения за состоянием аккумулятора «заряжен-разряжен», базирующееся на оценке параметров текущего состояния по изменению тока, напряжения и температуры. Отклонение измеренных значений параметров от начальных сравниваются с вычисленными процессором приращениями. Процедура сравнения исключает ложный результат. Если результат выходит из поля допусков, измерение повторяют чтобы своевременно обнаружить внезапный выход аккумулятора из строя. Процедуру повторяют достаточно часто.

Такое техническое решение в определенной степени является технологически усложненным при эксплуатации из-за временного фактора.

За прототип полезной модели принят патент России №20443678. Опубликован 10.09.1995. Б. №25 «Химический источник тока». Изобретение относится к ХИТ с индикатором состояния, сигнализирующими о начале аварийного режима аккумуляторов при тепловом разгоне.

Целью изобретения является повышение достоверности температурного контроля аккумуляторов. Это достигается тем, что в батарее внутри каждого аккумулятора между стороной электрода и корпусом аккумулятора помещен слой из электропроводящего материала с термозависимым сопротивлением. Аккумуляторная батарея состоит из аккумуляторов с плоскими электродами и корпуса из немагнитного непроводящего материала, устройства для контроля аккумуляторов, включающее генератор переменного напряжения, плоскую обмотку, подключенную к выводам генератора, размещенную

внутри платы из немагнитного материала, установленную между аккумуляторами, пороговый элемент, соединенный с выходом генератора, сигнализатор, связанный с выходом порогового элемента и источник стабильного напряжения постоянного тока.

Упомянутое в патенте №20443678 устройство для контроля аккумуляторов усложняет конструкцию источника тока, а также не обладает требуемыми характеристиками для работы с большими токами разряда и заряда аккумуляторных батарей, а это ограничивает ресурс устройств и снижает надежность его работы.

Предлагаемой полезной моделью решается задача расширения функциональных возможностей, упрощения конструкции и повышение надежности составной части литий-ионных аккумуляторов - устройств для их обслуживания и поддержания в рабочем состоянии (устройства для контроля аккумуляторов).

Для достижения этого технического результата литий-ионная аккумуляторная батарея, содержащая источники тока, соединенные последовательно в электрическую цепь в количестве, необходимом для обеспечения требуемого напряжения батареи и электрической емкости, при этом корпуса источников тока, имеющие призматическую форму, закреплены относительно друг друга, снабжены предохранительным средством для сброса избыточного давления, в корпус помещен блок электродов, собранный в виде скрутки, положительный и отрицательный контакты выведены на крышку источника тока. Для обслуживания и поддержания в рабочем состоянии литий-ионной аккумуляторной батареи она снабжена устройством для контроля аккумуляторов, которое представляет собой модуль контроля и управления (МКУ 1/8).

При этом МКУ 1/8 состоит из: МКУ-1/4-1 (1) для контроля аккумуляторов G1-G4 (7), МКУ-1/4-2 (2) для контроля аккумуляторов G5-G8 (8), модуля управления силовыми ключами (3) и модуля силовых ключей (4).

МКУ-1/4-1 контролирует группу из четырех последовательно соединенных аккумуляторов (G1-G4) (7): напряжение (на каждом из аккумуляторов G1-G4), ток, проходящей через эти аккумуляторы, и температуру аккумуляторов через датчик температуры Rt1 (6). МКУ-1/4-2 устроено аналогично, только контролирует группу аккумуляторов G5-G8 (8).

Выходы МКУ-1/4-1 (9) и МКУ-1/4-2 (10) для управления зарядом и разрядом соединены с модулем управления силовыми ключами (3). Модуль управления силовыми ключами (3) формирует сигналы управления (11) модулем силовых ключей (4), воспринимая сигналы от каждого модуля контроля группы аккумуляторов (1 и 2) МКУ-1/4-1 (10) и МКУ-1/4-2 (11). В зависимости от сигналов на входе (9 и 10) формируется сигнал (11) для управления силовыми ключами (4).

На Фиг.1 приведена структурная схема МКУ-1/8, где:

1 - Модуль контроля группы аккумуляторов G1-G4, МКУ-1/4-1.

2 - Модуль контроля группы аккумуляторов G5-G8, МКУ-1/4-2.

3 - Модуль управления силовыми ключами.

4 - Модуль силовых ключей.

5 - Датчики температуры аккумуляторов Rt1 и Rt2.

6 - Сенсорные резисторы для контроля тока текущего через аккумуляторную батарею Rs1 и Rs2.

7 - Группа аккумуляторов (аккумуляторных сборок) G1-G4.

8 - Группа аккумуляторов (аккумуляторных сборок) G5-G8.

9 - Шины управления зарядом разрядом от МКУ-1/4-1.

10 - Шины управления зарядом разрядом от МКУ-1/4-2.

11 - Шины управления модулем силовых ключей.

12 - Выход аккумуляторной батареи.

Устройство контроля и управления литий-ионными аккумуляторами работает следующим образом:

МКУ-1/8 состоит из МКУ-1/4-1 (1) и МКУ-1/4-2 (2), модуля управления силовыми ключами (3), модуля силовых ключей (4). Каждый из МКУ-1/4 (1, 2) контролирует группу аккумуляторов, состоящую из четырех последовательно соединенных аккумуляторов или аккумуляторной сборки (7, 8). Контролируются следующие параметры: ток заряда разряда, с помощью сенсорного резистора (6), температура группы аккумуляторов (аккумуляторной сборки) с помощью датчика температуры (5), напряжение на каждом аккумуляторе.

При выходе контролируемых параметров за пределы формируются сигналы управления зарядом-разрядом, которые выдаются на шины управления зарядом-разрядом (9, 10) в модуль управления силовыми ключами (3). Модуль управления силовыми ключами (3) воспринимает сигналы с шин управления зарядом-разрядом (9, 10) и формирует сигналы управления (11) модулем силовых ключей (4). В зависимости от сигналов, выданных на шины управления зарядом-разрядом (9, 10) от МКУ-1/4 (1, 2) формируются сигналы управления модулем силовых ключей (4), эти сигналы выдаются на шину управления силовыми ключами (11). В зависимости от сигналов выданных на шину управления силовыми ключами (11), происходит размыкание или замыкание силовых ключей в модуле силовых ключей (4). Размыкание или замыкание силовых ключей в модуле силовых ключей (4) управляет процессом заряда или разряда, осуществляя, таким

образом, контроль и управление выходом аккумуляторной батареи (12), процессами эксплуатации аккумуляторной батареи в целом.

Примечание: при составлении описании и формулы полезной модели приняты во внимание следующие источники информации:

1. Патент Германии №19959019 «Диагностика химических источников тока».

2. Патент России №2044378 «Химический источник тока».

3. Заявка на изобретение №2005131616 «Вторичный литиевый батарейный модуль».

4. Патент на полезную модель №48110 «Первичная литиевая батарея».

5. Патент на полезную модель №51289 «Первичная литиевая батарея»(Варианты).

6. Патент России №2260227 «Химический источник тока».

7. Патент России №2269843 «Способ заряда аккумуляторной батареи и устройство для его осуществления».

8. Вайлов A.M., Эйгель Ф.И. «Автоматизация контроля и обслуживания аккумуляторных батарей».

Литий-ионная аккумуляторная батарея, содержащая источники тока, соединенные последовательно в электрическую цепь в количестве, необходимом для обеспечения требуемого напряжения батареи и электрической емкости, при этом корпуса источников тока, имеющие призматическую форму, закреплены относительно друг друга, снабжены предохранительным средством для сброса избыточного давления, в корпус помещен блок электродов, собранный в виде скрутки, положительный и отрицательный выводы которого выведены на крышку источника тока, отличающаяся тем, что для обслуживания и поддержания в рабочем состоянии литий-ионной аккумуляторной батареи, состоящей из восьми аккумуляторов, батарея содержит два устройства контроля электрических параметров источников тока (1 и 2), каждое устройство контроля представляет собой систему электрически связанных между собой функциональных модулей управления и обработки информации (измерение величины текущего тока, температуры и напряжения на каждом аккумуляторе), обеспечивающие заряд-разряд аккумуляторной батареи, при этом выходы модулей управления и обработки информации (1 и 2) соединены с входами модуля управления ключами (3) через шины управления зарядом - разрядом (9 и 10), выход которого соединен через шину управления модулем силовых ключей (11) с входом модуля силовых ключей (4), модуль управления ключами (3) представляет собой набор пороговых устройств, электрически связанных с модулем силовых ключей (4) через шину управления модулем силовых ключей (11).